論文の概要: QPP-RNG: A Conceptual Quantum System for True Randomness

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.01051v1
• Date: Fri, 01 Aug 2025 20:08:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-05 18:25:21.682157
• Title: QPP-RNG: A Conceptual Quantum System for True Randomness
• Title（参考訳）: QPP-RNG:真のランダム性のための概念量子システム
• Authors: Randy Kuang,
• Abstract要約: 置換選別過程の2つの共役オブザーバブルを測るランダムネス生成のための概念量子システムについて述べる。 量子系との類似により、これらの可観測物は不確実性のような制約によってリンクされる。 我々はこのフレームワークを,システム組み込みでソフトウェアベースの真の乱数生成器であるemphQPP-RNGとして具体化している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: We propose and experimentally demonstrate the \emph{Quasi-Superposition Quantum-inspired System (QSQS)} -- a conceptual quantum system for randomness generation built on measuring two conjugate observables of a permutation sorting process: the deterministic permutation count $n_p$ and the fundamentally non-deterministic sorting time $t$. By analogy with quantum systems, these observables are linked by an uncertainty-like constraint: algorithmic determinism ensures structural uniformity, while system-level fluctuations introduce irreducible unpredictability. We realize this framework concretely as \emph{QPP-RNG}, a system-embedded, software-based true random number generator (TRNG). In QPP-RNG, real-time measurements of sorting time $t$ -- shaped by CPU pipeline jitter, cache latency, and OS scheduling -- dynamically reseed the PRNG driving the permutation sequence. Crucially, QSQS transforms initially right-skewed raw distributions of $n_p$ and $t$ into nearly uniform outputs after modulo reduction, thanks to internal degeneracies that collapse many distinct states into the same output symbol. Empirical results show that as the repetition factor $m$ increases, output entropy converges toward theoretical maxima: Shannon and min-entropy values approach 8 bits, chi-squared statistics stabilize near ideal uniformity, and bell curves visually confirm the flattening from skewed to uniform distributions. Beyond practical implications, QSQS unifies deterministic algorithmic processes with non-deterministic physical fluctuations, offering a physics-based perspective for engineering true randomness in post-quantum cryptographic systems.
• Abstract（参考訳）: 置換選別過程の2つの共役観測値(決定論的選別数$n_p$)と基本非決定論的選別時間$t$(基本的非決定論的選別時間$t$)を測るランダムネス生成のための概念量子システムである \emph{Quasi-Superposition Quantum-inspired System (QSQS) を提案する。 アルゴリズム的決定論は構造的均一性を保証するが、システムレベルのゆらぎは既約不予測性をもたらす。 我々は,このフレームワークを,システム組み込み,ソフトウェアベースの真の乱数生成器(TRNG)である \emph{QPP-RNG} として具体化している。 QPP-RNGでは、CPUパイプラインジッタ、キャッシュレイテンシ、OSスケジューリングによって形成されるソート時間$t$のリアルタイム測定が、置換シーケンスを駆動するPRNGを動的に再送した。 重要なことに、QSQSは最初は右に曲がった生の$n_p$と$t$の分布をモジュロ還元後のほぼ均一な出力に変換する。 実験の結果、反復係数$m$が増加するにつれて、出力エントロピーは理論上の最大値に向かって収束し、シャノンとミンエントロピーの値は8ビットに近づき、チ二乗統計は理想的な均一性の近くで安定し、ベル曲線は歪んだ分布から均一な分布への平坦化を視覚的に確認する。 QSQSは、実際的な意味の他に、決定論的アルゴリズムプロセスと非決定論的物理的ゆらぎを統一し、量子後暗号システムにおける真のランダム性に関する物理ベースの視点を提供する。

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